【摘要】： 研究背景和目的 耳科手術(shù)中高速旋轉(zhuǎn)的電鉆鉆頭很容易碰到正常組織而造成副損傷,如何減少甚至避免電鉆造成的副損傷,一直是有待解決的問題。一些學(xué)者嘗試用導(dǎo)航或手術(shù)機(jī)器人的方法來控制電鉆的運(yùn)行,目前大多處于實(shí)驗(yàn)室階段。 由實(shí)際耳科手術(shù)經(jīng)驗(yàn)可知,當(dāng)術(shù)中出現(xiàn)鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞等異常情況時(shí)容易造成正常組織結(jié)構(gòu)的損傷。在對(duì)鉆頭受力分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合多傳感器信息融合、微弱信號(hào)檢測(cè)等相關(guān)技術(shù),我們對(duì)正常磨削(包括正常離開)、鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞等各種情況下鉆頭受力的變化情況進(jìn)行分析,探索其規(guī)律,并利用該規(guī)律對(duì)電鉆的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別,最終實(shí)現(xiàn)耳科手術(shù)電鉆的智能化控制。 近年來,多傳感器信息融合技術(shù)和微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用為本課題的成功實(shí)施提供了較強(qiáng)的技術(shù)背景。 材料與方法 基于耳科手術(shù)電鉆運(yùn)行時(shí)鉆頭的受力分析,首先對(duì)第一臺(tái)耳科手術(shù)電鉆進(jìn)行改裝并合理布置了多維力傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器,采用單一條件(同一操作者、最大電壓和3mm切割鉆頭),在新鮮豬肩胛骨上模擬進(jìn)行正常磨削(包括正常離開)、鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞等四種情況各1000次,采集傳感器信號(hào),分析其規(guī)律性,并提取出各種異常情況下的特征信號(hào)；設(shè)計(jì)合適的多傳感器信息融合系統(tǒng)識(shí)別電鉆的運(yùn)行狀態(tài),統(tǒng)計(jì)識(shí)別率,并設(shè)計(jì)停機(jī)程序使電鉆在出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)自動(dòng)快速地停止磨削。 然后對(duì)第二臺(tái)耳科手術(shù)電鉆進(jìn)行改裝并安裝了多維力傳感器、電流傳感器和電壓傳感器,采用復(fù)雜條件(最大電壓,10名不同的操作者,直徑2.5mm、4mm、5.9mm的切割鉆頭和直徑4.2mm的金剛石鉆頭)下,在尸頭顳骨上,每名操作者應(yīng)用每種鉆頭模擬進(jìn)行正常磨削(包括正常離開)、鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞等四種情況各100次,采集傳感器信號(hào)進(jìn)行分析,應(yīng)用多傳感器信息融合系統(tǒng)識(shí)別電鉆的運(yùn)行狀態(tài),統(tǒng)計(jì)識(shí)別率。 結(jié)果 單一條件下,在正常磨削(包括正常離開)、鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞等每種情況下,各傳感器信號(hào)變化的趨勢(shì)和過程大部分是一致的,可重復(fù)性強(qiáng),有較強(qiáng)的規(guī)律性,能夠提取出異常情況(包括鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)和棉片纏繞)發(fā)生初期的特征信號(hào)；運(yùn)用我們?cè)O(shè)計(jì)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對(duì)正常磨削(包括正常離開)、鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞的識(shí)別率分別為82.2%、75.6%、71.6%和70.2%；當(dāng)融合系統(tǒng)識(shí)別出電鉆出現(xiàn)異常情況時(shí),自動(dòng)停機(jī)程序反應(yīng)快速準(zhǔn)確,能在0.2-0.3秒之內(nèi)使電鉆停止磨削。 復(fù)雜條件下,各傳感器信號(hào)變化的趨勢(shì)和過程大部分一致,可重復(fù)性較強(qiáng),有較強(qiáng)的規(guī)律性,與單一條件下的結(jié)果相似；我們?cè)O(shè)計(jì)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)復(fù)雜情況下正常磨削(包括正常離開)、鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞的平均識(shí)別率分別為81.3%、72.625%、68.575%和70.5%。 結(jié)論 本實(shí)驗(yàn)利用多種傳感器對(duì)各種情況下鉆頭受力變化過程進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在正常磨削(包括正常離開)、鉆頭打滑、磨穿骨質(zhì)、棉片纏繞等四種情況發(fā)生過程中,鉆頭的受力變化有一定的規(guī)律性,能夠提取出三種異常情況發(fā)生時(shí)的特征信號(hào),經(jīng)合適的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合后能較好的識(shí)別電鉆的運(yùn)行狀態(tài),為最終實(shí)現(xiàn)耳科手術(shù)電鉆的智能化控制提供了較好的基礎(chǔ)。但還需要進(jìn)一步的研究,這部分工作我們正在進(jìn)行中。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：R764

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8 熊明p，

本文編號(hào)：2257029